KR101221120B1 - Natural coagulant agents and preparing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 천연 응집제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a natural flocculant and a method for producing the same.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 천연 광물질을 함유한 응집제를 오폐수의 전처리 과정인 화학 응집 공정과 최종처리 과정인 슬러지 처리 공정 중 어느 하나 또는 양자의 공정에 사용되는 반응 조에 주입하여 생활 오수, 하수 및 각종 사업장에서 제품 생산 후 부산물로 발생하는 산업용 오폐수에 함유되어 있는 유기성 및 무기성 유기물(BOD, COD, T-P, T-N) 및 미세 부유물(Fin Floc Suspended Solids: FFSS)을 최단 시간 내에 급속으로 응집 및 침전시켜 수 처리 공정의 시간이 감소되고 또한 후속 수 처리 공정의 부하가 최소화되며, 수 처리 공정에 소요되는 시설 및 유지 관리 비용이 크게 절감되고, 부영양화 원인 물질인 T-P 제거 및 악취 제거 효과가 탁월하며, 하천 오염 원인이 되는 기존의 고분자 화합물을 함유한 응집제를 대체하여 높은 환경오염 방지 효과가 달성되고, 특히 기존 오폐수 처리장에서 발생되는 슬러지 케이크(sludge cake)의 함수율이 크게 저감되어 최종 매립비용이 현저하게 절감될 수 있는 천연 응집제 및 그 제조 방법에 관한 것이다.More specifically, the present invention is to inject a flocculant containing natural minerals into the reaction tank used in any one or both of the chemical flocculation process and the final treatment of the sludge treatment process of the wastewater, the domestic sewage, sewage and Rapidly agglomeration and sedimentation of organic and inorganic organic matter (BOD, COD, TP, TN) and fine suspended solids (FFSS) contained in industrial wastewater generated as by-products after production at various workplaces It reduces the time of water treatment process, minimizes the load of subsequent water treatment process, greatly reduces the facility and maintenance cost of water treatment process, and is excellent in removing TP and odor which are eutrophic agents. High environmental pollution prevention effect is achieved by replacing the flocculant containing the high molecular compound which causes the river pollution And, more particularly, to an existing waste water flocculating agent and a method for manufacturing the natural water content, which can be a final landfill costs significantly reduce significantly the reduction of the sludge cake (cake sludge) generated from the treatment plant.
일반적으로 상수 처리, 하수 처리 및 제지산업의 수 처리 등의 오폐수 처리를 위하여 무기응집제인 철염계 무기응집제 또는 알루미늄염계 무기응집제가 널리 사용되고 있으며, 철염계 또는 알루미늄염계 무기응집제들을 단독으로 사용되는 경우 그 사용량을 증가시켜도 응집공정에서 부유물, 용존 유기물질 등이 적절하게 제거되지 않는 경우가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 고도 정수 처리의 부하량을 증가시켜야 하고, 그 결과 수돗물 가격의 인상효과가 커지는 부작용이 발생한다. 또한, 홍수 또는 기타 다른 원인에 의해 일시적으로 원수의 탁도가 높아지거나 pH의 변화가 심한 여름철의 경우에는 무기응집제 단독으로는 효과적인 응집이 어려운 문제점이 있다.Generally, inorganic salt coagulants or aluminum salt inorganic coagulants, which are inorganic coagulants, are widely used for wastewater treatment such as water treatment, sewage treatment and water treatment in the paper industry, and when iron salt or aluminum salt inorganic coagulants are used alone. Increasing the amount of use does not adequately remove suspended solids, dissolved organic substances, etc. in the flocculation process. In order to solve this problem, it is necessary to increase the load of the advanced water treatment, and as a result, the side effect of increasing the price of tap water increases. In addition, when the turbidity of the raw water temporarily increases due to flood or other causes, or in the summer when the pH change is severe, the effective aggregation of the inorganic coagulant alone is difficult.
최근 발표된 논문들에 의하면 정수 처리에 있어서 알루미늄계 무기응집제의 과다 사용으로 인한 처리수 내의 높은 잔류 알루미늄 농도는 알츠하이머병(Alzheimer's disease)으로 불리는 노인성 치매와 같은 뇌질환을 일으키는 한 원인으로 보고되고 있다. 이에 따라 알루미늄의 유해성을 인식한 유럽공동체는 음용수 중에 알루미늄의 잔류 허용치를 0.05㎎/ℓ로 규제할 것을 권고하고 있고, 세계 보건기구(WHO)는 0.2㎎/ℓ이하로 규제하고 있다. 또한, 미국의 경우 제 2종 음용수를 기준으로 알루미늄의 잔류 허용치를 0.1㎎/ℓ 이하로 할 것을 권장하고 있으며, 우리나라의 경우는 1996년부터 0.2㎎/ℓ 이하로 규제하고 있다.Recently published papers have reported that high residual aluminum concentrations in treated waters due to the overuse of aluminum-based inorganic coagulants in water treatment are one of the causes of brain diseases such as senile dementia called Alzheimer's disease. . The European Community, which recognizes the hazards of aluminum, therefore recommends a limit of 0.05 mg / l for aluminum in drinking water, and the World Health Organization (WHO) regulates 0.2 mg / l or less. In addition, in the United States, it is recommended that the residual allowance of aluminum be 0.1 mg / l or less based on the second type of drinking water. In 1996, the US has regulated it to 0.2 mg / l or less.
또한. 철염계 무기응집제의 경우, 과다 사용 시 처리수가 벌겋게 변하는 착색현상 및 많은 양의 슬러지가 발생한다. 또한, 철염계 무기응집제를 사용하는 경우, 철박테리아(Iron bacteria)에 의해 냄새를 유발시키거나 Fe(OH)₃을 형성하여 관 내부에 침전·부착되어 스케일(scale)을 유발시키는 문제가 발생한다. 또한, 국내에서 철염계 무기응집제는 대부분이 제철 또는 제강 공장에서 부산물로 생산되는 제일철을 원료로 사용하여 생산된 제품으로 정수 처리에 부적합하기 때문에 주로 오폐수 처리에 많이 사용되고 있다.Also. In the case of the iron salt-based inorganic coagulant, the treatment water becomes excessively colored and a large amount of sludge occurs. In addition, in the case of using an iron salt-based inorganic coagulant, a problem occurs that causes odor by iron bacteria or forms Fe (OH) ₃ to precipitate and adhere to the inside of the pipe, causing scale. . In addition, iron salt-based inorganic coagulants in Korea are mainly used for wastewater treatment because most of the iron salt-based inorganic coagulant is a product produced using ferrous iron, which is produced as a by-product from an iron or steel mill, as it is not suitable for water purification.
일반적으로 알루미늄계 혹은 철염계 무기응집제들은 주로 흡착(adsorption)과 전하 중화(charge neutralization)에 의해 콜로이드 입자를 불안정화 시키므로 3가 이온으로서 그 작용에는 한계가 있다.In general, aluminum-based or iron-based inorganic coagulants mainly destabilize colloidal particles by adsorption and charge neutralization, and thus have limitations on their function as trivalent ions.
상술한 종래 기술의 문제점을 개선한 응집제 관련 기술로 대한민국 등록 특허 제10-0497992호에는 수 처리제 응집제로서 폴리규산화 염화 황산알루미늄을 개시하고 있으며, 대한민국 등록 특허 제10-0310785호에는 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리염화 알루미늄규산, 및 폴리 황산규산알루미늄(PASS)으로부터 선택되는 1종의 무기응집제에 폴리아민계 고분자 응집제 혼합한 혼합물을 이용한 정수 처리방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-0497992 discloses polysilicate aluminum chloride sulfate as a water treatment agent flocculant as a flocculant-related technology that improves the problems of the prior art described above. Korean Patent No. 10-0310785 discloses aluminum sulfate, poly Disclosed is a water treatment method using a mixture of a polyamine polymer coagulant mixed with one inorganic coagulant selected from aluminum chloride, polyaluminum silicate silica, and polyaluminum silicate sulfate (PASS).
그러나, 상술한 바와 같은 고분자 응집제를 사용하는 경우 다음과 같은 문제가 발생한다.However, the following problem occurs when using the polymer flocculant as described above.
1. 오폐수의 수 처리 공정에서 탈수 후에 발생하는 탈리액이 원수 유입부로 재순환 유입되어 공정의 흐름 상 재순환이 이루어진다. 이 때, 고분자 응집제의 성분으로 사용되는 고분자 화합물은 점착성을 가지므로 생물 반응조 내의 생물학적 처리 공정에서 미생물의 세포(cell)에 접착 성분이 피막을 형성하게 되어 오폐수의 수 처리 효율에 감소된다.1. In the water treatment process of wastewater, the desorption liquid generated after dehydration is recycled to the raw water inlet and recycled in the process flow. At this time, since the polymer compound used as a component of the polymer flocculant has adhesiveness, the adhesive component forms a film on the cells of the microorganisms in the biological treatment process in the biological reaction tank, thereby reducing the efficiency of wastewater treatment.
2. 또한, 생물학적 처리 공정의 후속 공정으로 여과 매체 또는 분리막을 사용할 경우, 여과 매체(media) 층의 공극의 막힘 현상 또는 분리막의 표면 피막의 막힘 현상(fouling phenomenon)이 발생한다. 따라서, 여과 매체 또는 분리막을 자주 세정하거나 교환하여야 하며, 지속적인 사용 시 세정 및 교체 주기가 단축되어 유지 보수비용이 증가한다.2. In addition, when the filter medium or the separator is used as a subsequent step of the biological treatment process, clogging of the pores of the filter media layer or fouling phenomenon of the surface coating of the separator occurs. Therefore, the filtration medium or the membrane must be frequently cleaned or replaced, and the cleaning and replacement cycles are shortened in continuous use, thereby increasing the maintenance cost.
3. 기존 고분자 응집제를 사용하는 경우, 하천 방류의 자정 작용에 따라 고분자 응집제가 2차 오염원의 원인을 제공할 수 있다.3. If existing polymer flocculant is used, the polymer flocculant may provide a source of secondary pollutants depending on the self-cleaning action of the stream discharge.
따라서 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 응집제의 개발이 요구된다. Therefore, the development of a new flocculant for solving the above-mentioned problems of the prior art is required.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 천연 광물질을 함유한 응집제를 오폐수의 전처리 과정인 화학 응집 공정과 최종처리 과정인 슬러지 처리 공정 중 어느 하나 또는 양자의 공정에 사용되는 반응조에 주입하여 생활 오수, 하수 및 각종 사업장에서 제품 생산 후 부산물로 발생하는 산업용 오폐수에 함유되어 있는 유기성 및 무기성 유기물(BOD, COD, T-P, T-N) 및 미세 부유물(FFSS)을 최단 시간 내에 급속으로 응집 및 침전시켜 수 처리 공정의 시간이 감소되고 또한 후속 수 처리 공정의 부하가 최소화되며, 수 처리 공정에 소요되는 시설 및 유지 관리 비용이 크게 절감되고, 부영양화 원인 물질인 T-P 제거 및 악취 제거 효과가 탁월하며, 하천 오염 원인이 되는 기존의 고분자 화합물을 함유한 응집제를 대체하여 높은 환경오염 방지 효과가 달성되고, 특히 기존 오폐수 처리장에서 발생되는 슬러지 케이크(sludge cake)의 함수율이 크게 저감되어 최종 매립비용이 현저하게 절감될 수 있는 천연 응집제 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the coagulant containing natural minerals in the reaction tank used in any one or both of the chemical flocculation step of the pretreatment of waste water and the sludge treatment step of the final treatment. Rapidly agglomeration of organic and inorganic organic matter (BOD, COD, TP, TN) and fine suspended solids (FFSS) contained in industrial wastewater generated as by-products after product production in domestic sewage, sewage and various workplaces by injection And precipitation to reduce the time of the water treatment process, minimize the load on the subsequent water treatment process, significantly reduce the facility and maintenance costs of the water treatment process, and excellent removal of TP and odor removal agents that cause eutrophication It prevents high environmental pollution by replacing flocculents containing existing high molecular compounds that cause river pollution. In order to achieve the effect, and in particular, the water content of the sludge cake (sludge cake) generated in the existing wastewater treatment plant is greatly reduced to provide a natural flocculant and a method of manufacturing the final landfill costs can be significantly reduced.
본 발명의 제 1 특징에 따른 천연 응집제는 양이온 계 또는 음이온 계 응집제 100 중량부에 대하여 천연 광물질 40 내지 250 중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 1 내지 20 중량부, 탄산칼슘(CaCO3) 1 내지 40 중량부, 및 고분자 응집제 1 내지 4 중량부를 혼합하여 조성되고, 상기 고분자 응집제는 폴리아민계 고분자 응집제인 것을 특징으로 한다.Natural coagulant according to the first aspect of the present invention 40 to 250 parts by weight of natural minerals, 1 to 20 parts by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium carbonate (CaCO 3 ) based on 100 parts by weight of cationic or anionic flocculant 1 to 40 parts by weight, and 1 to 4 parts by weight of a polymer flocculant are mixed and formed, wherein the polymer flocculant is a polyamine-based polymer flocculant.
본 발명의 제 2 특징에 따른 천연 응집제의 제조 방법은 a) 양이온계 또는 음이온계 응집제 100 중량부에 대하여 천연 광물질 40 내지 250 중량부의 고형 분말 성분 A, 산화알루미늄(Al2O3) 1 내지 20 중량부의 고형 분말 성분 B, 및 탄산칼슘(CaCO3) 1 내지 40 중량부의 고형 분말 성분 C를 준비하는 단계; b) 상기 성분 A, 상기 성분 B, 및 상기 성분 C를 혼합기에 투입하는 단계; c) 상기 성분 A, 상기 성분 B, 및 상기 성분 C를 상온 대기압 하에서 30분 내지 50 분간 혼합 배합하여 배합물 D를 얻는 단계; d) 고분자 응집제 1 내지 4 중량부의 고형 분말 성분 E를 준비하는 단계; e) 상기 성분 E를 상기 혼합기에 투입하는 단계; 및 f) 상기 성분 E를 상기 배합물 D와 함께 40 내지 60 분간 혼합 배합하여 배합물 F를 얻는 단계를 포함하되, 상기 고분자 응집제는 폴리아민계 고분자 응집제인 것을 특징으로 한다.A method for producing a natural coagulant according to a second aspect of the present invention includes a) 40 to 250 parts by weight of a solid powder component A and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of a cationic or anionic coagulant. Preparing parts by weight of solid powder component B, and 1 to 40 parts by weight of solid powder component C of calcium carbonate (CaCO 3 ); b) introducing said component A, said component B, and said component C into a mixer; c) blending said component A, said component B, and said component C under ambient temperature atmospheric pressure for 30 to 50 minutes to obtain blend D; d) preparing 1 to 4 parts by weight of the solid powder component E of the polymer flocculant; e) introducing said component E into said mixer; And f) combining said component E with said formulation D Mixing blending for 40 to 60 minutes to obtain a blend F, wherein the polymer flocculant is a polyamine-based polymer flocculant.
본 발명의 천연 응집제 및 그 제조 방법을 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.The use of the natural flocculant of the present invention and its manufacturing method achieves the following advantages.
1. 산업용 오폐수에 함유되어 있는 유기성 및 무기성 유기물(BOD, COD, T-P, T-N) 및 미세 부유물(FFSS)을 최단 시간 내에 급속으로 응집 및 침전시켜 수 처리 공정의 시간이 감소되고 또한 후속 수 처리 공정의 부하가 최소화된다.1. The organic and inorganic organic matter (BOD, COD, TP, TN) and fine suspended solids (FFSS) contained in industrial wastewater are rapidly flocculated and precipitated in the shortest time, which reduces the time of water treatment process and also the subsequent water treatment. The load on the process is minimized.
2. 수 처리 공정에 소요되는 시설 및 유지 관리 비용이 크게 절감된다.2. Significant savings in facility and maintenance costs for the water treatment process.
3. 부영양화 원인 물질인 T-P 제거 및 악취 제거 효과가 탁월하다.3. It is excellent in removing T-P and odor removing substance which is eutrophication.
4. 하천 오염 원인이 되는 기존의 고분자 화합물을 함유한 응집제를 대체하여 높은 환경오염 방지 효과가 달성된다.4. A high environmental pollution prevention effect is achieved by replacing the flocculant containing the existing high molecular compound which causes the river pollution.
5. 특히, 기존 오폐수 처리장에서 발생되는 슬러지 케이크(sludge cake)의 함수율이 크게 저감되어 최종 매립비용이 현저하게 절감된다.5. In particular, the water content of the sludge cake generated in the existing wastewater treatment plant is greatly reduced, resulting in a significant reduction in final landfill costs.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.Further advantages of the present invention can be clearly understood from the following description with reference to the accompanying drawings, in which like or similar reference numerals denote like elements.
도 1은 5가지 종류의 원수를 종래 응집제를 사용하여 처리한 기존 응집제 처리수 및 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 처리한 본 발명 처리수의 BOD 농도를 도시한 도면이다.
도 2는 5가지 종류의 원수를 종래 응집제를 사용하여 처리한 기존 응집제 처리수 및 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 처리한 본 발명 처리수의 T-N 농도를 도시한 도면이다.
도 3은 5가지 종류의 원수를 종래 응집제를 사용하여 처리한 기존 응집제 처리수 및 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 처리한 본 발명 처리수의 COD 농도를 도시한 도면이다.
도 4는 5가지 종류의 원수를 종래 응집제를 사용하여 처리한 기존 응집제 처리수 및 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 처리한 본 발명 처리수의 T-P 농도를 도시한 도면이다.1 is a view showing the BOD concentration of the existing coagulant treated water treated with five kinds of raw water using a conventional coagulant and the treated water of the present invention treated using the natural coagulant of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing TN concentrations of conventional coagulant treated water treated with five kinds of raw water using a conventional coagulant and treated water of the present invention treated using the natural coagulant of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the COD concentrations of conventional coagulant treated water treated with five kinds of raw water using a conventional coagulant and treated water of the present invention treated using the natural coagulant of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing TP concentrations of conventional coagulant treated water treated with five kinds of raw water using a conventional coagulant and treated water of the present invention treated using the natural coagulant of the present invention.
본 발명에 따른 천연 응집제는 양이온계 또는 음이온계 응집제 100 중량부에 대하여 천연 광물질 40 내지 250 중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 1 내지 20 중량부, 및 탄산칼슘(CaCO3) 1 내지 40 중량부를 혼합하여 조성된다.The natural flocculant according to the present invention is 40 to 250 parts by weight of natural minerals, 1 to 20 parts by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium carbonate (CaCO 3 ) to 1 to 40 parts by weight of 100 parts by weight of the cationic or anionic flocculant It is prepared by mixing parts by weight.
상술한 본 발명의 천연 응집제에 사용되는 천연 광물질로는 예를 들어 규소를 함유한 황토 흙이나 고령토 등이 사용되거나 또는 제올라이트(zeolite)가 사용될 수 있다.As the natural mineral used in the natural coagulant of the present invention described above, for example, ocher soil or kaolin containing silicon is used, or Zeolites can be used.
또한, 본 발명의 천연 응집제는 탄산나트륨(Na2CO3) 1 내지 60 중량 부를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the natural flocculant of the present invention may further comprise 1 to 60 parts by weight of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ).
또한, 본 발명의 천연 응집제는 미량의 고분자 응집제를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 미량은 1 내지 4 중량부 범위를 가지며, 고분자 응집제는 예를 들어 종래 기술에서 개시된 폴리아민계 고분자 응집제가 사용될 수 있다.In addition, the natural coagulant of the present invention may further include a trace amount of the polymer coagulant. Here, the trace amount is in the range of 1 to 4 parts by weight, and the polymer coagulant may be, for example, a polyamine polymer coagulant disclosed in the prior art.
이하에서는 상술한 본 발명의 천연 응집제의 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter will be described in detail the manufacturing method of the natural coagulant of the present invention described above.
본 발명의 천연 응집제의 제조 방법은 a) 양이온계 또는 음이온계 응집제 100 중량부에 대하여 천연 광물질 40 내지 250 중량부의 고형 분말 성분 A, 산화알루미늄(Al2O3) 1 내지 20 중량부의 고형 분말 성분 B, 및 탄산칼슘(CaCO3) 1 내지 40 중량부의 고형 분말 성분 C를 준비하는 단계; b) 상기 성분 A, 상기 성분 B, 및 상기 성분 C를 혼합기에 투입하는 단계; 및 c) 상기 성분 A, 상기 성분 B, 및 상기 성분 C를 상온 대기압 하에서 30분 내지 50 분간 혼합 배합하여 배합물 D를 얻는 단계를 포함한다.The method for producing a natural coagulant of the present invention comprises a) 40 to 250 parts by weight of a solid powder component A of natural minerals and 1 to 20 parts by weight of a solid powder component of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) based on 100 parts by weight of a cationic or anionic flocculant. Preparing B, and 1 to 40 parts by weight of the solid powder component C of calcium carbonate (CaCO 3 ); b) introducing said component A, said component B, and said component C into a mixer; And c) blending said component A, said component B, and said component C under ambient atmospheric pressure for 30 to 50 minutes to obtain blend D.
상술한 본 발명의 천연 응집제의 제조 방법은 d) 고분자 응집제 1 내지 4 중량부의 고형 분말 성분 E를 준비하는 단계; e) 상기 성분 E를 상기 혼합기에 투입하는 단계; 및 f) 상기 성분 E를 상기 배합물 D와 함께 40 내지 60 분간 혼합 배합하여 배합물 F를 얻는 단계를 추가로 포함한다. 여기서, 고분자 응집제를 배합물 D에 혼합 배합하는 것은 선택 사양으로 필수적으로 사용되어야 하는 것은 아니라는 점에 유의하여야 한다.Method for producing a natural flocculant of the present invention described above is d) Preparing 1 to 4 parts by weight of the solid powder component E of the polymer flocculant; e) introducing said component E into said mixer; And f) combining said component E with said formulation D And blending for 40 to 60 minutes to obtain Formulation F. It should be noted here that mixing and blending the polymer flocculant into Formulation D does not necessarily have to be used as an option.
상술한 바와 같은 방법으로 조성된 본 발명의 천연 응집제에 사용되는 천연 광물질로는 예를 들어 규소를 함유한 황토 흙이나 고령토 등이 사용되거나 또는 제올라이트(zeolite)가 사용될 수 있다.As a natural mineral used in the natural coagulant of the present invention, which is formed by the above-described method, for example, ocher soil or kaolin containing silicon is used, or Zeolites can be used.
상술한 본 발명의 같이 설명된 천연 응집제의 제조 방법에 사용되는 각각의 성분은 예시적인 것으로 처리되어야 할 하수, 오수 또는 폐수의 유입 오염 성분에 따라 적절하게 선택적으로 조합하여 조성될 수 있다.Each component used in the above-described method for producing a natural flocculant of the present invention may be formulated in an appropriately selective combination depending on the incoming contaminant component of sewage, sewage or wastewater to be treated as illustrative.
상술한 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 천연 응집제는 종래 다음과 같은 특징을 갖는다.The natural flocculant produced by the manufacturing method of the present invention mentioned above has the following characteristics conventionally.
1. 처리해야 할 하수, 오수, 또는 폐수를 전처리 과정인 응집처리 공정에서 pH 조정조의 pH 조정과 응집 반응조의 응집제(ALUM, PAC, 황산알루미늄, 폴리염화알루미늄, 폴리염화 알루미늄규산, 폴리 황산규산, 알루미늄 등) 투입과 플럭 형성조의 고분자 응집제의 투입 반응에서 슬러지 응집 시간이 각각 대략적으로 7 내지 25 분이 소요되지만, 본 발명의 천연 응집제를 사용할 경우, 슬러지 응집 시간은 대략 2 내지 5 분으로 크게 단축된다.1. In the flocculation process, which is the pretreatment process of sewage, sewage, or waste water to be treated, the pH adjustment in the pH adjusting tank and the flocculant in the flocculation reaction tank (ALUM, PAC, aluminum sulfate, polyaluminum chloride, polyaluminum silicate, polysilicate, The sludge flocculation time takes about 7 to 25 minutes each in the addition reaction of aluminum and the flocculation tank of the polymer flocculant, but the sludge flocculation time is greatly shortened to about 2 to 5 minutes using the natural flocculant of the present invention. .
또한, 최종 슬러지 처리 공정에서 슬러지 혼화조의 고분자 응집제의 투입반응 시간과 관련하여, 종래 고분자 응집제의 경우 슬러지 응집 시간이 대략 3 내지 6분인 반면, 본 발명의 천연 응집제의 슬러지 응집 시간은 대략 1 내지 2 분으로 크게 단축된다.In addition, with respect to the reaction time of the polymer flocculant of the sludge mixing tank in the final sludge treatment process, the sludge flocculation time of the conventional polymer flocculant is approximately 3 to 6 minutes, while the sludge flocculation time of the natural flocculant of the present invention is approximately 1 to 2 It is greatly shortened to minutes.
2. 전처리의 화학 응집 실험에서 pH 조정조 및 응집 반응조 중 어느 하나의 처리 공정에 본 발명의 천연 응집제를 주입하는 경우에도 오염원(하수, 오수, 또는 폐수)의 처리효율이 상당히 높아진다. 따라서 후속 공정에서 하수, 오수, 또는 폐수의 체류시간 및 처리 부하가 줄어들거나 또는 적어도 하나 이상의 공정(응집 반응조 내의 처리 공정 및 플럭 형성조 내의 처리 공정 중 어느 하나 또는 양자)을 줄일 수 있다.2. In the case of injecting the natural flocculant of the present invention into any one of the pH adjusting tank and the coagulation reaction tank in the chemical flocculation experiment of the pretreatment, the treatment efficiency of the contaminant (sewage, sewage, or wastewater) is significantly increased. Thus, in subsequent processes, the residence time and treatment load of sewage, sewage, or waste water can be reduced, or at least one or more processes (either or both of the treatment process in the flocculation reactor and the floc forming tank) can be reduced.
3. 하수, 오수 또는 폐수의 최종 공정인 슬러지 처리 공정에서 얻어지는 탈수 케이크의 함수율이 크게 감소된다. 구체적으로, 기존의 고분자 응집제의 경우 고분자 응집 후 탈수 공정인 슬러지 케이크화 공정에서 얻어지는 탈수 케이크의 함수율이 대략 78 내지 83% 인데 비해, 본 발명의 천연 응집제를 사용하는 경우 탈수 케이크의 함수율이 대략 70 내지 78% 로 현저하게 개선된 함수율 감소 효과를 갖는다.3. The water content of the dewatered cake obtained in the sludge treatment process which is the final process of sewage, sewage or waste water is greatly reduced. Specifically, in the case of the conventional polymer flocculant, the water content of the dehydrated cake obtained in the sludge cake forming process, which is a dehydration process after polymer aggregation, is about 78 to 83%, whereas the moisture content of the dehydrated cake is about 70 when the natural flocculant of the present invention is used. To 78% with a markedly improved moisture content reduction effect.
4. 생물 반응조인 생물학적 처리 시 본 발명의 천연 응집제는 천연 응집제로 점착성이 없어서 하수, 오수 또는 폐수의 수 처리 효율이 높다.4. In the biological treatment as a biological reaction tank, the natural coagulant of the present invention is a natural coagulant, which is not sticky and thus has high efficiency in treating sewage, sewage, or wastewater.
5. 생물학적 처리 공정의 후속 공정으로 여과 또는 분리 막을 사용할 경우에도 본 발명의 천연 응집제는 여과 공극의 막힘 현상 또는 분리 막의 막힘 현상이 발생하지 않아 여과 매체/분리 막의 세정 또는 교환 주기가 길어져 유지 보수비용이 감소된다.5. Even when the filtration or separation membrane is used as a subsequent step of the biological treatment process, the natural flocculant of the present invention does not cause clogging of the filtration pores or blockage of the separation membrane, resulting in a long cleaning or replacement cycle of the filtration medium / separation membrane, resulting in a maintenance cost. Is reduced.
6. 하수, 오수 또는 폐수의 하천 방류 시 고분자 응집제와는 달리 제 2차 오염 가능성이 크게 줄어든다. 6. The discharge of sewage, sewage or waste water streams, unlike polymeric flocculants, greatly reduces the potential for secondary contamination.
7. 본 발명의 천연 응집제는 흡착, 탈색, 탈취, 화학적 양이온 치환작용 등의 기능을 가져, 기존의 유기성 또는 무기성 유기물(BOD, COD, T-P, T-N) 및 미세부유물(FFSS)과 냄새, 색도 및 중금속 오염원 제거에도 적용이 가능한 다양한 용도로 사용될 수 있다. 특히, 슬러지의 악취 제거 효과가 종래 고분자 응집제를 사용하는 경우에 비해 대략 50% 이상 향상된다.7. The natural flocculant of the present invention has functions of adsorption, decolorization, deodorization, chemical cation substitution, and the like, and existing organic or inorganic organic matters (BOD, COD, TP, TN) and fine flotations (FFSS), odor, and chromaticity. And it can be used for various applications that can be applied to remove heavy metal contaminants. In particular, the odor removal effect of the sludge is improved by approximately 50% or more compared with the case of using a conventional polymer flocculant.
8. 본 발명의 천연 응집제를 사용하는 경우, 기존의 하수, 오수 또는 폐수 처리장에서 단순히 본 발명의 천연 응집제를 투입할 수 있는 투입 장치만 제공하면 되므로, 기존의 하수, 오수 또는 폐수 처리 설비에 별도의 추가 설비 또는 시스템 변경 등이 요구되지 않는다.8. In the case of using the natural flocculant of the present invention, the existing sewage, sewage or wastewater treatment plant only needs to provide an input device capable of simply injecting the natural flocculant of the present invention. No additional equipment or system changes are required.
이하에서는, 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 여러 종류의 하수, 오수 또는 폐수에 주입하여 실험한 결과를 상세히 기술하기로 한다.Hereinafter, using the natural flocculant of the present invention will be described in detail the results of experiments injected into various kinds of sewage, sewage or waste water.
도 1 내지 도 4는 각각 5가지 종류의 원수를 종래 응집제를 사용하여 처리한 기존 응집제 처리수 및 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 처리한 본 발명 처리수의 BOD 농도, T-N 농도, COD 농도, 및 T-P 농도를 도시한 도면이다.1 to 4 show the BOD concentration, the TN concentration, the COD concentration, and the existing coagulant treated water treated with five kinds of raw water using conventional coagulants, and the treated water of the present invention treated with the natural coagulant of the present invention. It is a figure which shows TP concentration.
좀 더 구체적으로, 도 1 내지 도 4에서 산업폐수의 대표성을 갖는 5가지 종류의 폐수를 원수로 선정한 후 기존 응집제와 본 발명의 천연 응집제로 처리한 경우의 처리수를 비교 측정하기 위하여 폐수용량, 응집 시간, 교반 및 침전시간 등이 동일한 조건 하에서 응집반응에 따른 응집 효과와 4개 항목(즉, BOD 농도, T-N 농도, COD 농도, 및 T-P 농도)별 처리 효율을 비교 실험한 결과를 도시한 것이다.More specifically, the waste water capacity, in order to measure the treated water when the five kinds of wastewater having representative characteristics of industrial wastewater in Figures 1 to 4 as raw water and then treated with the existing flocculant and the natural flocculant of the present invention, It shows the results of comparing the coagulation effect according to the coagulation reaction and the treatment efficiency for each of four items (ie, BOD concentration, TN concentration, COD concentration, and TP concentration) under the same conditions. .
상기 도 1 내지 도 4에서는 5가지 원수에 대해 각각 1 리터(L) 당 기존 응집제 및 본 발명의 천연 응집제가 각각 1그램(gram) 비율로 투입되어 처리되었다. 여기서, 본 발명의 천연 응집제는 상술한 본 발명의 제조 방법에서 얻어진 배합물 F가 사용되었다.In FIGS. 1 to 4, the existing coagulant and the natural coagulant of the present invention per 1 liter (L) of each of the five raw waters were treated at a rate of 1 gram. Here, the compound F obtained by the manufacturing method of this invention mentioned above as the natural coagulant of this invention was used.
도 1을 참조하면, 본 발명의 천연 응집제를 사용하는 경우, 3 종류의 상이한 하수 슬러지, 기름 함유 폐수(oily 폐수), 및 축산 폐수에 대해 기존의 응집제에 비해 BOD 농도가 모두 감소하였음을 알 수 있다. 특히, 축산 폐수의 경우 BOD 농도가 기존의 응집제에 비해 대략 36.5%만큼 크게 감소하였다.Referring to FIG. 1, it can be seen that when the natural flocculant of the present invention is used, the BOD concentrations of all three different sewage sludge, oil-containing wastewater (oily wastewater), and livestock wastewater are all reduced compared to the conventional flocculant. have. In particular, for livestock wastewater, the BOD concentration was reduced by approximately 36.5% compared to conventional flocculants.
도 2는 5가지 종류의 원수를 종래 응집제를 사용하여 처리한 기존 응집제 처리수 및 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 처리한 본 발명 처리수의 T-N 농도를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing T-N concentrations of conventional coagulant treated water treated with five kinds of raw water using a conventional coagulant and treated water of the present invention treated using the natural coagulant of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 천연 응집제를 사용하는 경우, 3 종류의 상이한 하수 슬러지, 기름 함유 폐수(oily 폐수), 및 축산 폐수에 대해 기존의 응집제에 비해 T-N 농도가 모두 감소하였음을 알 수 있다. 특히, 3종류의 하수 슬러지의 경우 T-N 농도가 기존의 응집제에 비해 각각 대략 58.7%, 54.5%, 및 60%만큼 현저하게 감소하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that when the natural flocculant of the present invention is used, the TN concentrations of all three different sewage sludge, oil-containing wastewater (oily wastewater), and livestock wastewater are all reduced compared to the conventional flocculant. have. In particular, it can be seen that the T-N concentrations of the three sewage sludges were significantly reduced by approximately 58.7%, 54.5%, and 60%, respectively, compared to the existing flocculants.
도 3은 5가지 종류의 원수를 종래 응집제를 사용하여 처리한 기존 응집제 처리수 및 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 처리한 본 발명 처리수의 COD 농도를 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing the COD concentrations of conventional coagulant treated water treated with five kinds of raw water using a conventional coagulant and treated water of the present invention treated using the natural coagulant of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 천연 응집제를 사용하는 경우, 3 종류의 상이한 하수 슬러지, 기름 함유 폐수(oily 폐수), 및 축산 폐수에 대해 기존의 응집제에 비해 COD 농도가 모두 감소하였음을 알 수 있다. 특히, 3종류의 하수 슬러지의 경우 COD 농도가 기존의 응집제에 비해 각각 대략 73.4%, 63.8%, 및 77.8%만큼 현저하게 감소하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that when the natural flocculant of the present invention is used, the COD concentration is reduced in all three kinds of sewage sludge, oil-containing wastewater (oily wastewater), and livestock wastewater, compared to the conventional flocculant. have. In particular, the three types of sewage sludge can be seen that the COD concentration significantly decreased by approximately 73.4%, 63.8%, and 77.8%, respectively, compared to the existing flocculant.
도 4는 5가지 종류의 원수를 종래 응집제를 사용하여 처리한 기존 응집제 처리수 및 본 발명의 천연 응집제를 사용하여 처리한 본 발명 처리수의 T-P 농도를 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing T-P concentrations of conventional coagulant treated water treated with five kinds of raw water using a conventional coagulant and treated water of the present invention treated using the natural coagulant of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 천연 응집제를 사용하는 경우, 3 종류의 상이한 하수 슬러지, 기름 함유 폐수(oily 폐수), 및 축산 폐수에 대해 기존의 응집제에 비해 T-P 농도가 모두 감소하였음을 알 수 있다. 특히, T-P 농도의 경우 기존의 응집제에 비해 각각 대략 90.3%, 80%, 51.6%, 72.9%, 및 73.5%만큼 현저하게 감소하여, 모든 종류의 하수, 오수, 또는 폐수에 대해 현저한 효과가 달성됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that when the natural flocculant of the present invention is used, TP concentrations of all three different sewage sludge, oil-containing wastewater (oily wastewater), and livestock wastewater are all reduced compared to the conventional flocculant. have. In particular, TP concentrations are significantly reduced by approximately 90.3%, 80%, 51.6%, 72.9%, and 73.5%, respectively, compared to conventional flocculants, indicating that significant effects are achieved for all types of sewage, sewage, or wastewater. Able to know.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
As various modifications may be made to the constructions and methods described and illustrated herein without departing from the scope of the invention, it is intended that all matter contained in the above description or shown in the accompanying drawings be exemplary, and not intended to limit the invention. It is not. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the above-described exemplary embodiments, but should be defined only in accordance with the following claims and their equivalents.
Claims (7)
양이온 계 또는 음이온 계 응집제 100 중량부에 대하여 천연 광물질 40 내지 250 중량부, 산화알루미늄(Al2O3) 1 내지 20 중량부, 탄산칼슘(CaCO3) 1 내지 40 중량부, 및 고분자 응집제 1 내지 4 중량부를 혼합하여 조성되고,
상기 고분자 응집제는 폴리아민계 고분자 응집제인
천연 응집제.In natural flocculant,
40 to 250 parts by weight of natural minerals, 1 to 20 parts by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 1 to 40 parts by weight of calcium carbonate (CaCO 3 ), and 1 to 40 parts by weight of polymer flocculant, based on 100 parts by weight of the cationic or anionic flocculant 4 parts by weight is mixed and
The polymer coagulant is a polyamine polymer coagulant
Natural flocculant.
상기 천연 광물질은 황토 흙, 고령토, 및 제올라이트(zeolite) 중 어느 하나인 천연 응집제.The method of claim 1,
The natural mineral is natural coagulant is any one of loess soil, kaolin, and zeolite (zeolite).
상기 천연 응집제는 탄산나트륨(Na2CO3) 1 내지 60 중량부를 추가로 포함하는 천연 응집제.The method of claim 1,
The natural flocculant further comprises 1 to 60 parts by weight of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ).
a) 양이온계 또는 음이온계 응집제 100 중량부에 대하여 천연 광물질 40 내지 250 중량부의 고형 분말 성분 A, 산화알루미늄(Al2O3) 1 내지 20 중량부의 고형 분말 성분 B, 및 탄산칼슘(CaCO3) 1 내지 40 중량부의 고형 분말 성분 C를 준비하는 단계;
b) 상기 성분 A, 상기 성분 B, 및 상기 성분 C를 혼합기에 투입하는 단계;
c) 상기 성분 A, 상기 성분 B, 및 상기 성분 C를 상온 대기압 하에서 30분 내지 50 분간 혼합 배합하여 배합물 D를 얻는 단계;
d) 고분자 응집제 1 내지 4 중량부의 고형 분말 성분 E를 준비하는 단계;
e) 상기 성분 E를 상기 혼합기에 투입하는 단계; 및
f) 상기 성분 E를 상기 배합물 D와 함께 40 내지 60 분간 혼합 배합하여 배합물 F를 얻는 단계
를 포함하되,
상기 고분자 응집제는 폴리아민계 고분자 응집제인
천연 응집제의 제조 방법.In the manufacturing method of a natural flocculant,
a) 40 to 250 parts by weight of solid powder component A of natural minerals, 1 to 20 parts by weight of solid powder component B of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium carbonate (CaCO 3 ) based on 100 parts by weight of cationic or anionic flocculant Preparing 1 to 40 parts by weight of solid powder component C;
b) introducing said component A, said component B, and said component C into a mixer;
c) blending said component A, said component B, and said component C under ambient temperature atmospheric pressure for 30 to 50 minutes to obtain blend D;
d) preparing 1 to 4 parts by weight of the solid powder component E of the polymer flocculant;
e) introducing said component E into said mixer; And
f) combining said component E with said formulation D Mix and blend for 40 to 60 minutes to obtain Formula F
Including but not limited to:
The polymer coagulant is a polyamine polymer coagulant
Method of producing natural flocculant.
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